リボフラビン産生のためのエンジニアリング熱化ジオバチルス糸状球症

高温での化学物質の発酵生産の潜在的な利点は、生化学反応の速度を促進し、汚染のリスクと発酵剤冷却のエネルギー消費のリスクを減らすなど、魅力的です。この作業では、この細菌がリボフラビンを生成するために、この作動剤ジオバチルス熱球体球体を操作して、この成長速度で60°Cの最適な温度で多様な炭水化物を発酵させる可能性があるためです。最初に不均一なリボフラビン生合成遺伝子クラスターを導入し、株が検出可能なリボフラビン（28.7 mg L-1）を生成できるようにしました。次に、改善された遺伝子補充法の助けを借りて、リボフラビンの消費を弱めるためのリブクトグの変異対立遺伝子にribcGTGを置き換えること、前駆体供給を強化するための浄化量の操作、CCPNGTGの削除を中心に変えることを含む、この株の代謝工学を事前に形成しました。リボフラビン産生に向けた炭素異化と、乳酸デヒドロゲナーゼ遺伝子の除去が支配的な乳酸をブロックします。最後に、操作された株は、ミネラル塩培地で12時間発酵後、1034.5 mg L-1のタイトルを持つリボフラビンを生成することができ、G。Thermoglucosidasiusはリボフラビン生産の高温細胞工場を開発する有望な宿主であることを示しています。これは、高温での熱性細菌におけるリボフラビン産生の最初の実証です。

The potential advantages for fermentation production of chemicals at high temperatures are attractive, such as promoting the rate of biochemical reactions, reducing the risk of contamination and the energy consumption for fermenter cooling. In this work, we de novo engineered the thermophile Geobacillus thermoglucosidasius to produce riboflavin, since this bacterium can ferment diverse carbohydrates at an optimal temperature of 60°C with a high growth rate. We first introduced a heterogeneous riboflavin biosynthetic gene cluster and enabled the strain to produce detectable riboflavin (28.7 mg l-1 ). Then, with the aid of an improved gene replacement method, we preformed metabolic engineering in this strain, including replacement of ribCGtg with a mutant allele to weaken the consumption of riboflavin, manipulation of purine pathway to enhance precursor supply, deletion of ccpNGtg to tune central carbon catabolism towards riboflavin production and elimination of the lactate dehydrogenase gene to block the dominating product lactic acid. Finally, the engineered strain could produce riboflavin with the titre of 1034.5 mg l-1 after 12-h fermentation in a mineral salt medium, indicating G. thermoglucosidasius is a promising host to develop high-temperature cell factory of riboflavin production. This is the first demonstration of riboflavin production in thermophilic bacteria at an elevated temperature.